Ecosystem and population

Dr. Bongkot Wichachucherd, SC2-303Biology division, Kasetsart University (Kamphaeng Saen)

Book reference:

G. Tyler Miller and Scott E. Spoolman, 2012. Essentials of

Ecology.6th edition.Brooks/Cole, Cengage Learning.

จดมงหมายของการศกษาระบบนเวศ

▪ เพอใหเขาใจถงเรองราวและปรากฏการณทเกดขนในระบบนเวศ

▪ เพอความเขาใจในการเปนไป หรอเปลยนแปลงของสงมชวตในการด ารงอยในธรรมชาต

▪ เพอการวางแผนการท ากจกรรมตางๆ ของมนษยทอาจจะสงผลกระทบตอนเวศในอนาคต

Organization in Living World

Ref: http://www.learnhive.net/learn/icse-grade-7/biology/organization-in-living-things

Ref: http://www.learnhive.net/learn/icse-grade-7/biology/organization-in-living-things

Organization in Living World

Ref: http://www.learnhive.net/learn/icse-grade-7/biology/organization-in-living-things

Organization in Living World

Ecosystem (ระบบนเวศ)

ระบบหรอหนวยทางนเวศวทยาทแสดงถงความสมพนธ

ของสงมชวตท งหมด และความสมพนธระหวางสงมชวต

เหลานนกบปจจยตางๆ ท งทางกายภาพ และชวภาพทม

บทบาทตอระบบนเวศในบรเวณนนๆ

Ecosystem have living and nonliving components

ปจจยทางชวภาพBiotic factors

ปจจยทางกายภาพAbiotic factors

Ecosystem components

Ecosystem components1. Autotrophs

2. Heterotrophs

2.1 primary consumers

“herbivores”

2.2 secondary consumers

“carnivores, omnivores”

3. Decomposers

Feeding level or tropic level

producers

“autotrophs”

Carbon dioxide + water + solar energy Glucose + oxygen

6CO2+ 6H2O + solar energy C6H12O6 + 6O2

Green plants

Phytoplanktons

Algae

Aquatic plants

photosynthesis

Bacteria

Inorganic compound nutrient

chemosynthesis

Feeding level or tropic level

producers

“autotrophs”

Consumers“heterotrophs”

producers

“autotrophs”

Consumers“heterotrophs”

Decomposers

• Bacteria

• Fungi

Decomposers

• Bacteria

• FungiDetritus feeders “detritivores”/

scavenger พวกกนซาก

ต.ย. แมลงบางชนด, ไสเดอน

energy1.

chemical2.

organism3

Principle of sustainability

Energy flows through ecosystems in food chains and food webs

Chemical energy stored as nutrients in the bodies and waste of organisms flows through ecosystems from one tropic (feeding) level to another.

Number of trophic group

= จ านวนชนดของสงมชวตทพบ

ในระบบ

Energy flow one-way direction

Usable energy decrease with each link in a food chain or food web

In food web or chain, chemical energy stored

in biomass is transferred from one

tropic level to another

Pyramid of energy flow

Energy loss assuming a 90% in each transfer.

Law of ThermodynamicSome usable chemical energy is

degraded and lose to the

environment as low-quality heat.

Pyramid of food webโครงสรางของสงคมชวต: ชนด และ ความหนาแนนขององคประกอบ สะทอน

ความสมพนธระหวางสงมชวตในเชงการถายทอดพลงงานผานการกนกนเปนทอด ๆ

Ref: http://blog.hmns.org/2015/05/food-chains-link-the-creatures-of-coastal-ecology/

Gross primary productivity (GPP)is the rate at which an ecosystem’s producers convert solar energy

into chemical energy in the form of biomass found in the tissue.

Net primary productivity (NPP)is the rate at which producers use photosynthesis to produce and

store chemical energy – the rate at which they use some of this stored

chemical energy through aerobic respiration.

Primary productivityall production

คาชวดผลผลตทางชวภาพในระบบนเวศ

Nutrients cycle within and among ecosystems

Nutrient cycle driven directly or indirectly by increasing

solar energy and the earth’s gravity, include water,

carbon, nitrogen, phosphorus, and sulfur cycles

Water cycle

or

Hydrologic cycle

The carbon cycle

The Nitrogen cycle

The Phosphorus cycle

The Sulfur cycle

กลไกการควบคมระบบชวต- ระบบชวตทกระดบมความสามารถในการรกษา

สภาวะปกต (Homeostasis)เขา > ออก =ระบบมการเจรญเตบโตและพฒนาเขา < ออก =ระบบมการเสอมสลายตามกาลเวลาเขา = ออก =สมดล รกษาสภาวะปกตได

กลไกการควบคม แบงออกเปน 2 แบบ1. กลไกการควบคมจากสภาวะแวดลอม

limitation factor หรอ ปจจยจ ากด 2. การควบคมโดยอาศยการจดการภายในระบบนเวศ

Bottom-up Top-down control

Limiting factorsFactors that cause the growth of population

to decrease

สภาพแวดลอมทางกายภาพ และ ชวภาพทตางกน เปนปจจยทจากดการแพรกระจายของสงมชวต

Limiting factors –Liebig’s law of minimum –Shelfords’ law of the tolerance

(การกระจายและการอยรอดของสงมชวตในทตางๆ ขนอยกบความเหมาะสมของ

สภาพแวดลอมทงในดานปรมาณและคณภาพ ตอสงมชวตนน ๆ คอ ถามไมครบ

มมากไป หรอ มนอยไป กอยไมได หรอไมเจรญ หรอ ไมขยายพนธ)

ทาใหมการกระจายพชพนธ และ สงมชวตทตางกน สงผลใหมระบบนเวศตาง ๆ ทแตกตางกนตามทตงของพนทของโลก ตามความหางจากเสนศนยสตร และความสงจากระดบนาทะเล อณหภมและปรมาณนาฝน

สรปปจจยสงแวดลอมทวไปทส าคญทเปนปจจยจ ากด •อณหภม (รอน หรอ เยนเกนไป) •ความชน (นอย หรอ มากเกนไป) •แสง (ขนกบ ความเขมของแสง คณภาพของแสง และ ระยะเวลาทมแสง) •ดนและสารอาหาร (ชนดและปรมาณ ของดน และ สารอาหารในดน ทไมเหมาะสม) •อากาศ (ขนกบชนด และ ปรมาณอากาศทสงมชวตตองการ) •ไฟ (ความถ และ ความรนแรงของการเผาไหม) หรอ การรบกวนอน ๆ เปนระยะ

Population growth •Exponential Growth and Geometric Growth – J- shaped

growth form

•Logistic growth - sigmoid growth form

Immigration rate + Natality –

Population density

Emigration rate - Mortality การตาย -ความหนาแนนของประชากร = จ านวนสงมชวตแตละหนวย

พนท (หรอ ปรมาตร)

รปแบบ ของ survival curves แบบท 1 (type I)

วยแรกเกดจนโตอยรอดคงท แตตายมากในวยชรา

แบบท 2 (type II)การรอดชวตเทากนทกวย

แบบท 3 (type III) รอดชวตต าในชวงแรก และ มชวตรอดสงเมออายมากขน

Survivorship curvesการรอดชวตของประชากร

รปแบบท 1 มอตรารอดชวตสงในวยแรกเกด และจะคงทเมอโตขน หลงจากนนอตราการรอดชวตจะต าเมอสงวยขน เชน มนษย ชาง มา สนข

Late loss

42

Survivorship curvesการรอดชวตของประชากร

รปแบบท 2 สงมชวตมอตรารอดชวตทเทากนในทกวย เชน ไฮดรา นก เตา

Constant

loss

Ecology: Population 43

Survivorship curvesการรอดชวตของประชากร

รปแบบท 3 มอตรารอดชวตต าในระยะแรกของชวงชวต หลงจากนนเมออายมากขนอตราการรอดชวตจะสง เชนปลา หอย และสตวไมมกระดกสนหลงสวนใหญ

Early

loss

Ecology: Population 44

Dispersion-spatial dispersion

-Large scale

-small scale

-temporal scale

PATTERN OF DISPERSIONRANDOMUNIFORM CLUMPED

Ecology: Population 46

ปฏสมพนธระหวางสงมชวตกบการเจรญเตบโตของประชากร

ปฏสมพนธเชงบวก

- การพงพาอาศย (Mutualism: ++) ทง 2 ชนดไดประโยชน

- การเกอกล (Commensalism: +0) ชนดหนงไดประโยชนขณะทอกชนดหนงไมมผลใดๆ

ปฏสมพนธเชงลบ

- การตอสแกงแยง (Competition: --) ทง 2 ชนด ไดรบผลเสย

- การลา (Predation: +-) มชนดหนงไดประโยชน อกชนดหนงเสยประโยชน

Ecology: Population 49

Mutualism

Commensalism

Predation

Competitive

Ecology: Population 50